CN112062527A - 一种防火高强酸钙板及其制备方法与应用 - Google Patents

一种防火高强酸钙板及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防火高强酸钙板及其制备方法与应用。该制备方法包括如下步骤：S1、准备包括如下按质量份数计的组分：木浆纤维5～10份，阻燃物质12～20份，石英砂50～68份，熟石灰30～40份，絮凝剂0.05～0.2份；S2、①先将木浆纤维疏解，然后加入阻燃物质和水进行磨浆，得磨浆后的木浆纤维；②向磨浆后的木浆纤维中加水调节浆料浓度，然后加入絮凝剂搅拌絮凝，再加入石英砂和熟石灰，搅拌，得到絮凝后的混合浆料；③将絮凝后的混合浆料经抄取、压榨成型、氧护处理后，得到所述防火高强酸钙板。本发明中采用木浆纤维与阻燃物质混磨及两步絮凝的方式，使获得的硅酸钙板具有较好的耐高温性能及物理性能。

Description

一种防火高强酸钙板及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种防火高强酸钙板及其制备方法与应用。
背景技术
硅酸钙板是以无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维为增强材料，以硅质-钙质材料为主体胶结材料，经制浆、成型、在高温高压饱和蒸汽中加速固化反应，形成硅酸钙胶凝体而制成的新型环保建材。与传统的石膏板相比，硅酸钙板有着更优越的防火防潮性能，且使用寿命较长，广泛的应用于工商业工程建筑的吊顶天花和隔墙，家庭装修、家具的衬板、广告牌的衬板、仓库的棚板、网络地板以及隧道等室内工程的壁板。
硅酸钙板为A1级防火不燃材料，在石棉纤维被禁止使用后，硅酸钙板一般使用可燃的木浆纤维作增强纤维，所制造的硅酸钙板防火性能不及使用石棉纤维的硅酸钙板；为减少生产成本，一些厂家使用二次木浆纤维如水泥袋纸浆作增强纤维，这类木浆纤维的增强性能较差，为提升硅酸钙板强度，最直接的办法是提高木浆纤维的使用量，这更降低了硅酸钙板的防火性能及高温下的稳定性。
为提升硅酸钙板的防火性能，相关学者进行了大量的研究，专利申请公布号CN108863258A公布了一种高温稳定性好的防火硅酸钙板的制备方法，通过改善硅酸钙板基材，减少木浆掺量，改善了硅酸钙板在高温下的稳定性。
硅酸钙板防火性能下降的主要原因在于可燃的木浆纤维的掺入，降低了硅酸钙板的高温稳定性，对植物纤维进行阻燃改性或在纤维内部或纤维表面添加阻燃物质可有效地改善纤维的阻燃性能进而提升硅酸钙板的防火性能。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种防火高强酸钙板的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的防火高强酸钙板。
本发明的再一目的在于提供所述防火高强酸钙板的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种防火高强酸钙板的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备原料
所述原料包括如下按质量份数计的组分：木浆纤维5～10份，阻燃物质12～20份，石英砂50～68份，熟石灰30～40份，絮凝剂0.05～0.2份；
S2、制备防火高强酸钙板
①先将木浆纤维进行疏解，然后加入阻燃物质和水，调节浆料浓度为20～30wt％，再置于磨浆机中磨浆至打浆度为30～70°SR，得磨浆后的木浆纤维；
②向步骤①中得到的磨浆后的木浆纤维中加入水，调节浆料浓度为0.8～1wt％(优选为0.8wt％)，然后加入絮凝剂，缓慢搅拌，得到浆料悬浮液；再向浆料悬浮液中加入石英砂和熟石灰，并加水调整混合浆料的浓度为20～25wt％，缓慢搅拌，得到絮凝后的混合浆料；
③将步骤②中得到的絮凝后的混合浆料经抄取、压榨成型、氧护处理后，得到所述防火高强酸钙板。
步骤S1中所述的原料包括如下按质量份数计的组分：木浆纤维5～10份，阻燃物质8～16份，石英砂55份，熟石灰35份，絮凝剂0.2份。
步骤S1中所述的木浆纤维为漂白或未漂硫酸盐针叶木浆；优选为未漂硫酸盐针叶木浆。
步骤S1中所述的阻燃物质为氢氧化铝和聚磷酸铵中的至少一种；优选为氢氧化铝和聚磷酸铵；进一步优选为由氢氧化铝和聚磷酸铵按质量比4～10：4～10组成的混合物；再进一步优选为由氢氧化铝和聚磷酸铵按质量比4～9：4～7组成的混合物。
步骤S1中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺；优选为阴离子型聚丙烯酰胺；进一步优选为分子量400万～1400万的阴离子型聚丙烯酰胺；再进一步优选为分子量600万的阴离子型聚丙烯酰胺。
步骤S1中所述的石英砂中有效成分SiO2的含量为90％～95％。
步骤S1中所述的熟石灰中有效成分CaO的含量为85～90％。
步骤①中所述的疏解为采用纤维疏解机进行疏解。
步骤①中所述的疏解的条件为：3000rpm疏解2～5min。
步骤①中所述的磨浆为采用高浓盘磨机或锥形磨浆机进行磨浆。
步骤①中所述的磨浆后的木浆纤维的打浆度优选为45～60°SR；更优选为50°SR。
步骤①中所述的调节浆料浓度优选为调节浆料浓度至20～25wt％；更优选为调节浆料浓度至20wt％。
步骤②中所述的搅拌的方式为机械搅拌，其搅拌的条件为：50～300rpm搅拌10～15min；优选为100～200rpm搅拌10min。
步骤③中所述的抄取可采用常规抄取设备进行抄取；如可以采用垂直抄取机或自制抄取设备进行抄取。
所述的抄取的条件为：网目90目，真空度-0.1MPa。
步骤③中所述的压榨成型的压力为5～15MPa；优选为7～12MPa；更优选为10MPa。
步骤③中所述的氧护处理包括预氧护和蒸压养护。
所述的预氧护的条件为：室温养护8～16h；优选为：室温养护10～13h；更优选为：室温养护8h。
所述的蒸压养护的条件为：温度150～200℃，蒸压压力0.5～1.5MPa，养护时间6～16h；优选为：温度160℃～180℃，蒸压压力0.6～1.0MPa，养护时间8～12h。更优选为：温度180℃，蒸压压力1MPa，养护时间12h。
一种防火高强酸钙板，通过上述任一项所述的方法制备得到。
所述的防火高强酸钙板在建筑领域中的应用。
所述的建筑领域包括工商业工程建筑的吊顶天花，隔墙，壁板，地板，衬板，和/或棚板等。
所述的衬板包括家庭装修、家具的衬板，和/或广告牌的衬板等。
所述的棚板包括仓库的棚板等。
所述的地板包括网络地板等。
所述的壁板包括室内工程的壁板，如隧道的壁板等。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明在传统的磨浆工段使用了植物纤维与阻燃物质混磨的方法，可以使更多的阻燃物质穿过纤维表面的孔隙进入纤维内部或吸附于纤维表面，提高植物纤维阻燃效果；同时，磨浆时采用高浓磨浆，可有效的降低纤维在磨浆时被切断，保留纤维长度，进而提成板材强度性能。
(2)采用两步絮凝的方法，先将阻燃物质絮凝至纤维表面，再与钙质材料硅质材料形成絮凝后的混合浆料，有效的将阻燃物质集中在植物纤维附近，进而提升板材的防火性能。
(3)本发明获得的植物纤维增强硅酸钙板具有较好的耐高温性能及物理性能，可将其应用于建筑装饰领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和原材料均可通过市售获得。
本发明实施例中涉及的针叶木浆均为市售虹鱼牌未漂硫酸盐针叶木浆，重均长度为2.1mm。
本发明实施例中涉及的石英砂中有效成分SiO2的含量为90％～95％。
本发明实施例中涉及的熟石灰中有效成分CaO的含量为85～90％。
实施例1
(1)准备硅酸钙板的原料
按质量份数计备料：针叶木浆8份，氢氧化铝9份，聚磷酸铵7份，阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)0.2份，石英砂55份，熟石灰35份；
(2)取质量份数8份的纤维疏解机疏解(3000rpm疏解2min)后的针叶木浆与9质量份的氢氧化铝及7质量份的聚磷酸铵混合，加水调整浆浓即浆料浓度为20wt％，置于高浓盘磨机中磨浆处理，待浆料打浆度到达50°SR后，将浆料取出；
(3)将磨浆后的木浆纤维与水混合，调整浆浓为0.8wt％，加入0.2质量份的阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)，搅拌10min(转速100rpm)后将其与55质量份的石英砂，35质量份的熟石灰混合，并加水调整悬浮液的质量浓度为20％，搅拌10min(转速100rpm)形成絮凝后的混合料，最后将絮凝的混合料抄取设备(网目90目，真空度-0.1MPa)过滤抄取，脱水后形成胚料，压榨成型(压力10MPa)，并将胚料切割成要求规格的制品，室温养护8h后，置入蒸养釜中，温度180℃，压力1MPa，养护12h后，制得硅酸钙板。
实施例2
(1)准备硅酸钙板的原料
按质量份数计备料：针叶木浆5份，氢氧化铝9份，聚磷酸铵7份，阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)0.2份，石英砂55份，熟石灰35份；
(2)取质量份数5份的纤维疏解机疏解(3000rpm疏解2min)后的针叶木浆与9质量份的氢氧化铝及7质量份的聚磷酸铵混合，加水调整浆浓为20wt％，置于高浓盘磨机中磨浆处理，待浆料打浆度到达50°SR后，将浆料取出；
(3)将磨浆后的木浆纤维与水混合，调整浆浓为0.8wt％，加入0.2质量份的聚丙烯酰胺(分子量600万)，搅拌10min(转速100rpm)后将其与55质量份石英砂，35质量份熟石灰混合，并加水调整悬浮液的质量浓度为20％，搅拌10min(转速100rpm)形成絮凝后的混合料，最后将絮凝的混合料置入抄取设备(网目90目，真空度-0.1MPa)过滤抄取，脱水后形成胚料，压榨成型(压力10MPa)，并将胚料切割成要求规格的制品，室温养护8h后，置入蒸养釜中，温度180℃，压力1MPa，养护12h后，制得硅酸钙板。
实施例3
(1)准备硅酸钙板的原料
按质量份数计备料：针叶木浆8份，氢氧化铝4份，聚磷酸铵4份，阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)0.2份，石英砂55份，熟石灰35份；
(2)取质量份数8份的纤维疏解机疏解(3000rpm疏解2min)后的针叶木浆与4质量份的氢氧化铝及4质量份的聚磷酸铵混合，加入水调整浆浓为20wt％，置于高浓盘磨机中磨浆处理，待浆料打浆度到达50°SR后，将浆料取出；
(3)将磨浆后的木浆纤维与水混合，调整浆浓为0.8wt％，加入0.2质量份的聚丙烯酰胺(分子量600万)，搅拌10min(转速100rpm)后将其与55质量份石英砂，35质量份熟石灰混合，并加水调整悬浮液的质量浓度为20％，搅拌10min(转速100rpm)形成絮凝后的混合料，最后将絮凝的混合料置入抄取设备(网目90目，真空度-0.1MPa)过滤抄取，脱水后形成胚料，压榨成型(压力10MPa)，并将胚料切割成要求规格的制品，室温养护8h后，置入蒸养釜中，温度180℃，压力1MPa，养护12h后，制得硅酸钙板。
实施例4
(1)准备硅酸钙板的原料
按质量份数计备料：针叶木浆10份，氢氧化铝9份，聚磷酸铵7份，阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)0.2份，石英砂55份，熟石灰35份；
(2)取质量份数10份的纤维疏解机疏解(3000rpm疏解2min)后的针叶木浆与9质量份的氢氧化铝及7质量份的聚磷酸铵混合，加水调整浆浓为20wt％，置于高浓盘磨机中磨浆处理，待浆料打浆度到达50°SR后，将浆料取出；
(3)将磨浆后的木浆纤维与水混合，调整浆浓为0.8wt％，加入0.2质量份的聚丙烯酰胺(分子量600万)，搅拌10min(转速100rpm)后将其与55质量份石英砂，35质量份熟石灰混合，并加水调整悬浮液的质量浓度为20％，搅拌10min(转速100rpm)形成絮凝后的混合料，最后将絮凝的混合料置入抄取设备(网目90目，真空度-0.1MPa)过滤抄取，脱水后形成胚料，压榨成型(压力10MPa)，并将胚料切割成要求规格的制品，室温养护8h后，置入蒸养釜中，温度180℃，压力1MPa，养护12h后，制得硅酸钙板。
对比例1
(1)准备硅酸钙板的原料
按质量份数计备料：针叶木浆10份，氢氧化铝9份，聚磷酸铵7份，阴离子聚丙烯酰胺(分子量600万)0.2份，石英砂55份，熟石灰35份；
(2)取质量份数10份的纤维疏解机疏解(3000rpm疏解2min)后的针叶木浆，加水调整浆浓为20wt％，置于高浓盘磨机中磨浆处理，待浆料打浆度到达50°SR后，将浆料取出；
(3)将磨浆后的木浆纤维与水混合，调整浆浓为0.8wt％，之后将其与55质量份的石英砂、35质量份的熟石灰、9质量份的氢氧化铝及、7质量份的聚磷酸混合，并加水调整悬浮液的质量浓度为20％，加入0.2质量份的聚丙烯酰胺(分子量600万)，搅拌10min(转速100rpm)形成絮凝后的混合料，最后将絮凝的混合料置入抄取设备(网目90目，真空度-0.1MPa)过滤抄取，脱水后形成胚料，压榨成型(压力10MPa)，并将胚料切割成要求规格的制品，室温养护8h后，置入蒸养釜中，温度180℃，压力1MPa，养护12h后，制得硅酸钙板。
效果实施例
对实施例1～4及对比例1的含水率、湿胀率、抗折强度、热收缩、不燃性进行测试；其中，含水率、湿胀率、抗折强度根据GB/T 7019-2014进行测定；热收缩率采用JC/T564.1-2008附录A进行测试；不燃性根据GB/T 5464-2010进行测定。并观察高温(将试样置入马弗炉中，温度1000℃，保持4h)测试后式样的完整性，测试结果如表1所示。
表1防火高强酸钙板钙板性能测试结果
Figure BDA0002645805790000061
Figure BDA0002645805790000071
由表1可知，实施例4与对比例1对应的板材都为A级不燃材料，但实施例4经高温测试后板材更为完整，证明了通过纤维与阻燃物质混磨及两步絮凝，改善了植物纤维的耐火性能，进而提升了板材的高温稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、准备原料
所述原料包括如下按质量份数计的组分：木浆纤维5～10份，阻燃物质12～20份，石英砂50～68份，熟石灰30～40份，絮凝剂0.05～0.2份；
S2、制备防火高强酸钙板
①先将木浆纤维进行疏解，然后加入阻燃物质和水，调节浆料浓度为20～30wt％，再置于磨浆机中磨浆至打浆度为30～70°SR，得磨浆后的木浆纤维；
②向步骤①中得到的磨浆后的木浆纤维中加入水，调节浆料浓度为0.8～1wt％，然后加入絮凝剂，缓慢搅拌，得到浆料悬浮液；再向浆料悬浮液中加入石英砂和熟石灰，并加水调整混合浆料的浓度为20～25wt％，缓慢搅拌，得到絮凝后的混合浆料；
③将步骤②中得到的絮凝后的混合浆料经抄取、压榨成型、氧护处理后，得到所述防火高强酸钙板。
2.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤S1中所述的原料包括如下按质量份数计的组分：木浆纤维5～10份，阻燃物质8～16份，石英砂55份，熟石灰35份，絮凝剂0.2份。
3.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤S1中所述的木浆纤维为漂白或未漂硫酸盐针叶木浆；
步骤S1中所述的阻燃物质为氢氧化铝和聚磷酸铵中的至少一种；
步骤S1中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤S1中所述的木浆纤维为未漂硫酸盐针叶木浆；
步骤S1中所述的阻燃物质为由氢氧化铝和聚磷酸铵按质量比4～10：4～10组成的混合物；
步骤S1中所述的絮凝剂为分子量400万～1400万的阴离子型聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤S1中所述的石英砂中有效成分SiO2的含量为90％～95％；
步骤S1中所述的熟石灰中有效成分CaO的含量为85～90％。
6.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤①中所述的磨浆后的木浆纤维的打浆度为45～60°SR；
步骤①中所述的调节浆料浓度为调节浆料浓度至20～25wt％。
7.根据权利要求1所述的防火高强酸钙板的制备方法，其特征在于：
步骤①中所述的疏解的条件为：3000rpm疏解2～5min；
步骤①中所述的疏解为采用纤维疏解机进行疏解；
步骤①中所述的磨浆为采用高浓盘磨机或锥形磨浆机进行磨浆；
步骤②中所述的搅拌的方式为机械搅拌，其搅拌的条件为：50～300rpm搅拌10～15min；
步骤③中所述的抄取的条件为：网目90目，真空度-0.1MPa；
步骤③中所述的压榨成型的压力为5～15MPa；
步骤③中所述的氧护处理包括预氧护和蒸压养护；
所述的预氧护的条件为：室温养护8～16h；
所述的蒸压养护的条件为：温度150～200℃，蒸压压力0.5～1.5MPa，养护时间6～16h。
8.一种防火高强酸钙板，其特征在于：通过上述权利要求1～7任一项所述的方法制备得到。
9.权利要求8所述的防火高强酸钙板在建筑领域中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：
所述的建筑领域包括工商业工程建筑的吊顶天花，隔墙，壁板，地板，衬板，和/或棚板。
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